地理信息系统在云南元谋尹地金矿化探找矿预测中的应用.pdf

第6 l 卷第2 期 20O9 年5 月 有 色金属 N 0 n f e r r o u sM e t a b V d ．6 1 ．N o ．2 M a v2 0 09 地理信息系统在云南元谋尹地金矿 化探找矿预测中的应用 胡金1 ，李波2 ，杨艳锋3 1 ．西南有色昆明勘测设计 院 股份有限公司，昆明6 5 0 0 5 1 ； 2 ．昆明理工大学国土资源工程学院，昆明6 5 0 0 9 3 ；3 ．昆明市测绘研究院，昆明6 5 0 0 5 1 摘 要在地理信息系统支持下，通过选择合理的分析模型，结合尹地金矿区的成矿地质背景和地球化学特征，以M A P G I s 为技术平台，应用规则格网模型及对未采样地区的金元素化探数据赋零等方法对化探异常数据处理与分析，展示金矿区地球化学 异常 场的空间分布结构特征，自动圈定云南元谋尹地金矿区不同级次的找矿靶区，预测矿区金矿规律。为下一步找矿方案提供 科学依据。 关键词找矿预测；地理信息系统；金异常化探数据；场模型尹地金矿区 中图分类号P 6 3 2 ；P 2 2 8 ；P 6 1 8 ．2文献标识码A文章编号1 0 叭一0 2 1 l 2 0 0 9 0 2 一O O 0 4 地球化学信息是成矿成岩作用或晚期的表生破 坏作用而导致的与矿床有成因联系的某些成矿元素 在含量上明显的突变异常现象的反映，是一种矿化 微露头，为矿产勘查提供了直接信息。长期的实践 及大量资料表明，地球化学探矿方法是一种效率高， 找矿效果显著的找矿方法。而如何科学有效地提取 化探找矿异常信息，并从大量异常中进行快速准确 地筛选评价，以进一步确定找矿靶区，则是决定这项 工作找矿效果和经济效益的关键，也是勘查地球化 学工作者长期坚持不懈研究的热点和前沿课 题【l 一3 】。 随着近年来计算机信息技术，尤其是以G I S 为 主的“3 S ” G I S ，G P S ，R S 技术的快速发展以及相关 软件的不断升级完善，使得应用G I S 技术的智能系 统对找矿信息以快速准确地筛选化探异常和定位找 矿靶区成为可能，这必将极大地提高筛选异常的精 度，提高化探方法对直接矿化信息的分辨能力，为科 学评价异常和提高找矿效果奠定坚实基础【4 q J 。 1工作区地质背景 1 ．1 工作区地层 工作地区地层岩性比较简单，但由于岩石变形 较大，实测剖面难以控制岩石厚度，地层厚度不清。 出露的地层主要为下面的几个类型。 收稿日期2 0 0 7 一0 5 3 0 作者简介胡金 1 9 8 3 一 ，女，重庆市人，硕士，主要从事地理信 息系统与矿产地质等方面的研究。 第四系新地层 Q 4 h 为砂质黏土、砂、砾石夹泥 炭，主要分布于工作区北东和中部地区。 上第三系甘棠组 N 2 。 为呈碎屑状的石英砾与 黏土，与沙沟组细沙岩相结合。主要分布于工作区 南东区域。 上第三系沙沟组 N 2 。 为细砂岩，泥岩，炭质泥 岩，砂砾成分多。主要分布于尹地南东小范围的区 域。 下第三系古新统元永井组 E l y l 为泥岩夹粉砂 岩、泥灰岩。 海资哨岩组二岩段 P t 确z 2 为深灰、铅灰色片 岩、板岩类岩石。夹少量“透镜状”石英岩，与海资哨 组一岩段的灰白色石英岩正常接触。 海资哨岩组一岩段 P t 2 h z l 为灰白色“似核形 石环状”石英岩，与下伏P ‘2 f 2 大理岩为次级剥离断 层接触，主要分布于尹地中部地区，出露面积约 1 k m 2 。金矿化与该地层关系密切。 凤凰山岩组二岩段 P ‘2 f 2 为灰色，深灰色条带 状中晶状大理岩，钙质片岩，在工作区西边地区广泛 分布，在研究区地表约有2 k m 2 的分布，部分区域可 以看到透镜状石英岩穿插于大理岩中，大理岩含有 较多砂屑和部分硅化。 凤凰山岩组一岩段 P t ，f 1 为灰、深灰条带状中 晶状大理岩、硅质大理岩、砂屑大理岩。 1 ．2 工作区构造 工作区南西一侧发育一条弧形断裂构造 F 1 ， 弧形断裂向西凹陷，向南延伸呈南北向延伸出工作 万方数据 第2 期胡金等地理信息系统在云南元谋尹地金矿化探找矿预测中的应用儿1 区，这是本区最主要的构造。同时P t h z l 石英岩与 下伏P ‘2 f 2 大理岩为次级剥离断层接触，总体呈南北 向，弯曲展布，在尹地地区与金、铜矿化密切。工作 区内随暗色岩脉分布有多个小型断裂。从地质地形 图上可以看出，在普查区内岩层产状主要向西倾斜， 倾角比较大，变化范围从3 0 ～6 0 。不等，走向有一定 的变化，在沙沟北部岩层略微向北倾斜，而在南部地 区岩层略微向南倾斜，元古代地层似乎是一个不太 明显的宽缓褶皱形式产出，褶皱轴线为近东西，向西 倾伏。 1 ．3 岩浆岩体 工作区岩浆岩不甚发育，有一些基性一中性岩 体出露，偶有石英脉贯入。 2化探采样 2 ．1 采样和布点 野外实际工作时用l 1 0 0 0 0 地形图作为设计路 线图，采用网格法进行取样，在南北方向上间隔 1 0 0 m 做出需要采样的线路，并对每一条线进行编 号，在每一条线上每隔4 0 ～5 0 m 的间距进行采样。 在每一个取样点上取样是对取样点周围1 0 m 的范 围内的岩石进行取样，并综合为一个样品。 2 ．2 采样点定位和取样 采样点定位，利用G P S 卫星地面定位仪，用l 1 0 0 0 0 地形图进行定点记录，并标注在地形图上，图 面点误差小于2 m m 。 采集岩石样品时，为了提高样品的代表性，采样 时在采样点附近5 1 0 米范围内多点 1 0 点以上 采集组合成一个样，反映了取样点的岩石组合，同时 采样用的是新布袋，避免了污染。尹地采集样品共 4 5 0 件。 2 ．3 异常值确定 对所有化探结果进行分析，元素含量低值区较 为明显，采用人为方式确定A u 背景值为1 0 1 0 - u 。 3基于G I S 对矿区化探异常数据处 理及找矿预测 3 ．1 地理信息系统 地理信息系统是一种决策支持系统，它不但具 有数据采集、管理、分析和表达数据能力的系统，而 且是一门描述、存储、分析和输出空间信息的理论方 法的新兴学科，且以地理空间数据库为基础，采用地 理模型分析方法，适时提供多种空间的和动态的地 理信息，为地理研究和地理决策服务的计算机技术 系统[ 6 7 | 。 3 ．2 选取地理信息系统合理模型 为了能够利用信息系统工具来描述现实世界， 并解决其中的问题，必须对现实世界进行建模。对 地理信息系统而言，其结果就是空间数据模型。场 模型是空间数据模型中的一种，用于描述空间中连 续分布的现象。对于二维场就是在空间中任何已知 的地点上，都有一个表现这一现象的值，场模型可以 表示为数学公式2 s z s ，式中2 为可度量的函 数，s 表示空间中的位置，因此该式表示了从空间域 到某个值域的映射。场经常被视为一系列等值线组 成，一个等值线就是地面上具有相同属性值的有序 集合。属性域具有一个特征是支持空值，如果值未 知或者不确定则赋予空值。且空间值和属性值需要 是连续的、可微的、离散的。 如何将金属矿化探异常值趋势快速准确表现， 是亟待解决的问题。以场模型中一些常用模型作为 借鉴模型，如D T M 数字地形模型 ，规则格网模型 是D T M 最主要的表示模型之一。规则格网通常是 正方形，也可以是矩形、三角形等规则网格。规则网 格将区域空间切分为规则的格网单元，每个格网单 元对应一个数值。数学上可以表示为一个矩阵，在 计算机实现中则是一个二维数组。每个格网单元或 数组的一个元素，对应一个高程值。 将高程值定义为属性值z ，则可以将化探异常 属性值替代高程值，并采用同样的模型方法分析特 征数据达到预测目的。 3 ．3 数据处理 以M A P G I S 作为地理信息分析平台，为了实现 M A P G I S 对研究区金元素化探数据进行统一管理 和快速处理，首先必须对原始化探数据进行预处理 和数字化集成，以保证数据处理的质量和有利于对 化探异常的准确评价。由于野外工作中每个化探点 均有坐标值，即空间域与属性域 x ，y ，z 均对应。 M A P G I S 中规则格网高程模型 G R D 模型 是空间 数据模型中场模型的实际应用，用该模型分析处理 异常值可以达到预测目的。 在G R D 模型中，可以按下面的具体步骤对输 入的离散数据进行显示、交互式修改、离散数据网格 化、稀疏网格插密等。 A 离散数据网格化。将各 点位化探数据输入到文本，保存为．t x t 文档，网格 化导人数据，如图1 所示，存储为．G R D 文件。 B 平面等值线图绘制。将．G R D 文件导人平面等值 线图绘制中，如图2 所示。 C 设置。将金元素按 万方数据 1 1 2 有色金属第6 1 卷 1 0 1 0 9 ，5 0 1 0 一’，1 0 0 1 0 9 ，2 0 0 1 0 9 分级， 制图幅面设置为数据投影变换，如图3 所示。源数 据投影坐标单位采用实际记录的单位，结果数据投 影比例尺依照实际需要，并采用M A P G I S 中m m 为 单位。 D 生成矿区金元素等值线图。加入地层构 造因素，对比可靠性 由于资料尚未公开，故省去坐 标位置，下同 ，如图4 所示。 图1 离散数据网格化 F i g ．1M a k i n gg r i df o rd i s c r e t ed a t ag r i d d i n g 图2 平面等值线绘制 F i g ．2 C h a r t i n gp l a n ei s o l i n e 图3 数据投影变换 F i g ．3T r a n s f o 肌i n gp 打0 j e c t i v ed a t a 由图4 看出，金矿成矿趋势较好，但对第四系及 第三系地层未采样的不确定地层中却有成矿趋势， 较典型的是靠北部边界处，这对于指导找矿会造成 误导，因此需要对原始数据进行处理。 3 ．4 矿区金异常值数据修正 对于第三系及第四系新生界，覆盖下覆地层，不 便采化探样品，因此对于该区域金异常值未知或不 确定设属性值为0 。按照采样布点规则挑取空间坐 标。按照上一节的操作方法，生成如下等值线图，如 图5 所示。 图4 尹地金元素等值线图 F i g ．4 I ∞l i n ec h r to fA u r u mi nY i n d i 图5 尹地金元素等值线修正图 F i g ．5 A m e n d d e di s o l i n ec h a no fA u r u mi nY i n d i 从图5 可以看到，在研究区北部边界片区，金矿 的分布到新生界边界有了明显的收敛趋势，达到理 想等值线图。 由图5 中可以看到尹地A u 异常有三个异常 区。班洪山异常区，分布在班洪山一带，面积 0 ．3 2 k m 2 ，异常峰值1 1 6 0 1 0 ～，岩性为含铁砂屑大 理岩及含褐铁矿石英岩、石英岩脉。见有含铁电气 石脉，电气石呈柱状晶体2 ～4 c m ，异常主要是分布 在大理岩与石英岩接触带上，有较好的找矿前景。 班洪山北西异常区，位于班洪山北偏西9 1 3 m 处，面 积0 ．0 4 8 k m 2 ，异常峰值7 1 0 1 0 一，岩性主要为含 铁大理岩，有基性岩脉穿插。班洪山北东异常区，位 于班洪山北偏东9 5 6 m 处，面积O ．0 3 5 k m 2 ，异常峰 值5 5 0 1 0 9 ，岩性主要为含铁大理岩，有石英岩 脉穿插，局部见铜绿。 4结语 地理信息系统在化探异常找矿信息中的应用， 万方数据 第2 期胡金等地理信息系统在云南元谋尹地金矿化探找矿预测中的应用1 1 3 是勘查地球化学界研究的热点。矿产勘查已进入信 息找矿的新时代，现代计算机信息技术，尤其是以 G I S 技术为化探异常的快速实现可视图件提供了新 的技术支持，这必将改变和替代传统的研究方法，使 得异常区域的识别更具客观性和可靠性，极大地提 高找矿预测的经济效益【8 _ lo J 。 7 通过分析选择合理的模型，结合研究区的成矿 地质背景和地球化学特征，在科学划分不同的地球 化学区块基础上，以M A P G I S 为技术平台，应用规 则格网模型及对未采样地区的金异常值赋0 等方法 参考文献 对化探数据处理与分析，在平面图上展示矿区地球 化学 异常 场的空间分布结构特征，进而科学地确 定异常下限并对各异常作了合理的表达。以此为基 础，在现代成矿预测理论的指导下，以寻找金属矿产 为主攻方向，提出了应用G I S 实现利用化探异常值 快速进行找矿预测的基本程序和方法。在对各类直 接和间接找矿信息的成矿有利性进行科学的分析基 础上，应用与M A P G I S 平台圈定了不同级次的找矿 靶区。可以预见地理信息系统在今后的找矿预测中 应用更加广泛。 [ 1 ] 吕古贤，林文蔚．构造物理化学与金矿成矿预测[ M ] ．北京地质出版社，2 0 0 3 6 1 6 ． [ 2 ] 任天祥．区域化探异常筛选与查证的方法技术[ M ] ．北京地质出版社，2 0 0 1 1 4 ． [ 3 ] 谢荣举，何继善．地理信息系统在找矿预测中的应用[ J ] ．湖南地质，2 0 0 0 ，1 9 1 58 6 1 ． [ 4 ] 杨学善，秦德先．地理信息系统 G I s 支撑下的综合信息成矿预测[ J ] ．地质与勘探，2 0 0 4 ，4 0 2 7 l 一7 6 ． [ 5 ] 赵鹏大，陈永清，刘吉平，等．地质异常成矿预测理论与实践[ M ] ．武汉中国地质大学出版社，1 9 9 9 l l O ． [ 6 ] 武汉中地信息工程有限公司．脚G I S 地理信息系统教程【M ] ．北京电子工业出版社，2 0 0 2 2 0 8 2 2 0 ． [ 7 ] 钨伦，刘瑜，张晶．地理信息系统一原理、方法和应用[ M ] ．北京科技出版社，2 0 0 2 5 0 5 1 ． [ 8 ] 白玲，西勤．地理信息系统空问分析探讨[ J ] ．军事测绘。1 9 9 7 ，1 6 3 2 6 2 8 ． [ 9 ] 肖克炎，张晓华，王四龙，等．矿产资源G I S 评价系统[ M ] ．北京地质出版社，2 0 0 0 7 4 8 7 ． [ 1 0 ] B 岍0 u g h p aR ，V a n R 玎nM ， R i k k e ns p m i a l ．D a t aQ u a l i t ya n dE r r o rA J l a l y s i sI S S u e s G I SF u n c t i o na n dE n v i r o n m e n t a l M o d e “n g [ M ] ．G r i m b e r g e n ，CA G I SE n v i r o n m e n t a IM o d e l i n gP r C 曙r e 鸥a n dR e s e a r c hI 够u e s ，2 0 0 l 2 9 3 4 ． M i n e r a z a t i 仰P r o g n o s i sA p p I i c a t i o no fC h e m i c a ll n f o 珊a t i o nS u p p o r t e db yG e o g r a p h i c a l I n f o r m a t i 佣S y s t e m G I S a tY i n d iG o MM i n eD i s t r i c ti nY u a n 瑚uo fY u n n 锄 H U ．，拥1 ，L JB D 2 ，y A 临Y r 口竹一向9 3 1 ．S 洲施∞舀￡N b 7 z 弦r o “5K “行m i 以gE 矽幻r 眦玉鲫S “r 则i 行gn 蒯D 面g 理i 增 h 盯i 即 ，粗f ．，K “n m i ，l g6 5 0 0 5 l ，C J I i 挖Ⅱ； 2 ．凡f “幼∥L 口以R 跚“船￡粥i 行舯i 托g ，K “n 7 7 2 i 粥队i 册百毋。厂 砌卯口蒯丁≥幽加妞 ，，K M 聍坍i 粥6 5 0 0 9 3 ，o i ，z 口； 3 ．K “咒，咒i 理gS “r z P ∥行g 口，d 厦口p ∥超g ，咒5 ￡打“￡P ，K “珂肌i 行g6 5 0 0 5l ， i ，z 口 A b s t r a c t T h ec h a r a c t e ro fs p a t i a ld i s t r i b u t i n gs t r u c t u r ei nu n u s u a la r e af o rg o l d e nc h e m i c a ld a t ef r o mY i n d ig o l dm i r 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